專利名稱：多功能智慧大棚遠程管理系統的制作方法
技術領域：
本技術方案涉及一種智慧大棚遠程管理系統，尤其是包含氣霧栽培管理系統、土壤栽培管理系統和液體栽培管理系統的多功能智慧大棚遠程管理系統。
背景技術：
農業作為關系著國計民生的基礎產業，其信息化、智慧化的程度顯得尤為重要。我國將物聯網作為推進農業產業信息化進程的重要策略，其在農業中的應用能使農作物在產量、質量、觀賞價值等方面有不同程度的提高，加快了農業現代化的進程。物聯網技術及自動控制技術的進步，給現代設施農業特別是智慧大棚的發展提供了強大的助推力，使得實現低成本、大范圍、智能化、專家化智慧大棚成為了可能。特別是通過信息化、自動化技術及農業專家系統的有機結合，能夠減少能耗投入、增加農產品產出、提高農產品質量，從而構建高效、環保的植物工廠和綠色農業。現有基于物聯網的智慧大棚技術只能針對特定栽培方式的大棚進行監控，而現有的農業大棚采用的栽培方式主要有氣霧栽培、土壤栽培和液體栽培三種，其相應監控傳感參數類型、專家系統的設計、執行機構的設計均有不同，截止目前尚未有公開的解決辦法。

發明內容
為了克服現有智慧大棚技術的不足，本技術方案提供了一種基于無線傳感器網絡、GPRS/GSM、計算機技術的多功能智慧大棚遠程管理系統。為實現上述目的，本技術方案如下一種多功能智慧大棚遠程管理系統，包括氣霧栽培管理系統、土壤栽培管理系統、 液體栽培管理系統、遠端控制設備和用戶監控設備；1)所述氣霧栽培管理系統，包括氣霧專家系統模塊、氣霧栽培參數設定模塊、氣霧遠程通信模塊、氣霧傳感數據采集模塊、氣霧執行機構控制模塊、氣霧界面顯示模塊、氣霧視頻采集模塊和氣霧報警模塊；氣霧栽培參數設定模塊把氣霧栽培參數傳給氣霧專家系統模塊；氣霧遠程通信模塊接收用戶監控設備發來的指令，并把該指令傳給氣霧傳感數據采集模塊；氣霧傳感數據采集模塊把采集到的數據傳給氣霧專家系統模塊；氣霧執行機構控制模塊的控制命令輸入端與氣霧專家系統模塊的氣霧執行機構控制命令輸出端連接，氣霧執行機構控制模塊把來自氣霧專家系統模塊的氣霧執行機構控制命令通過氣霧遠程通信模塊發送給遠端控制設備；氣霧報警模塊的輸入端與氣霧專家系統模塊的氣霧報警信號輸出端連接，氣霧報警模塊把來自氣霧專家系統模塊的氣霧報警信號通過氣霧遠程通信模塊發送給用戶監控設備；氣霧視頻采集模塊的視頻信號輸出端連接氣霧界面顯示模塊的視頻信號輸入端， 氣霧專家系統模塊的視頻信號輸出端連接氣霧界面顯示模塊的視頻信號輸入端；
2)所述土壤栽培管理系統，包括土壤專家系統模塊、土壤栽培參數設定模塊、土壤遠程通信模塊、土壤傳感數據采集模塊、土壤執行機構控制模塊、土壤界面顯示模塊、土壤視頻采集模塊和土壤報警模塊；土壤栽培參數設定模塊把土壤栽培參數傳給土壤專家系統模塊；土壤遠程通信模塊接收用戶監控設備發來的指令，并把該指令傳給土壤傳感數據采集模塊；土壤傳感數據采集模塊把采集到的數據傳給土壤專家系統模塊；土壤執行機構控制模塊的控制命令輸入端與土壤專家系統模塊的土壤執行機構控制命令輸出端連接，土壤執行機構控制模塊把來自土壤專家系統模塊的土壤執行機構控制命令通過土壤遠程通信模塊發送給遠端控制設備；土壤報警模塊的輸入端與土壤專家系統模塊的土壤報警信號輸出端連接，土壤報警模塊把來自土壤專家系統模塊的土壤報警信號通過土壤遠程通信模塊發送給用戶監控設備；土壤視頻采集模塊的視頻信號輸出端連接土壤界面顯示模塊的視頻信號輸入端， 土壤專家系統模塊的視頻信號輸出端連接土壤界面顯示模塊的視頻信號輸入端；3)所述液體栽培管理系統，包括液體專家系統模塊、液體栽培參數設定模塊、液體遠程通信模塊、液體傳感數據采集模塊、液體執行機構控制模塊、液體界面顯示模塊、液體視頻采集模塊、液體報警模塊；液體栽培參數設定模塊把液體栽培參數傳給液體專家系統模塊；液體遠程通信模塊接收用戶監控設備發來的指令，并把該指令傳給液體傳感數據采集模塊；液體傳感數據采集模塊把采集到的數據傳給液體專家系統模塊；液體執行機構控制模塊的控制命令輸入端與液體專家系統模塊的液體執行機構控制命令輸出端連接，液體執行機構控制模塊把來自液體專家系統模塊的液體執行機構控制命令通過液體遠程通信模塊發送給遠端控制設備；液體報警模塊的輸入端與液體專家系統模塊的液體報警信號輸出端連接，液體報警模塊把來自液體專家系統模塊的液體報警信號通過液體遠程通信模塊發送給用戶監控設備；液體視頻采集模塊的視頻信號輸出端連接液體界面顯示模塊的視頻信號輸入端， 液體專家系統模塊的視頻信號輸出端連接液體界面顯示模塊的視頻信號輸入端；氣霧專家系統模塊、土壤專家系統模塊和液體專家系統模塊都可以采用PC機來實現。所述遠端控制設備，包括噴灌控制模塊、澆灌控制模塊、流速控制模塊、風扇控制模塊、卷簾機控制模塊、水簾控制模塊、光照控制模塊和供暖控制模塊；這些遠端控制設備分別與氣霧遠程通信模塊、土壤遠程通信模塊和液體遠程通信模塊通信。所述用戶監控設備包括用戶手機、計算機，用戶手機、計算機分別通過GPRS/ GSM、Zigbee與氣霧遠程通信模塊、土壤遠程通信模塊、液體遠程通信模塊通信。A所述氣霧栽培管理系統中，所述氣霧專家系統模塊，包括數據分類模塊、數據比較模塊和命令模塊；數據分類模塊接收來自傳感數據采集模塊的數據進行分類；數據比較模塊將分類后的數據與預設的閾值比較；命令模塊根據比較模塊的輸出結果發出氣霧執行機構控制命令；
所述氣霧栽培參數設定模塊，包括鍵盤接口模塊、氣霧栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、氣霧參數傳感器ID設置模塊、彌霧控制參數設置模塊和報警參數設置模塊；鍵盤接口模塊的數據輸出端分別連接氣霧栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、氣霧參數傳感器ID設置模塊、彌霧控制參數設置模塊和報警參數設置模塊的數據輸入端，氣霧栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、氣霧參數傳感器ID設置模塊、彌霧控制參數設置模塊和報警參數設置模塊數據輸出端均連接氣霧專家系統模塊的數據輸入端； 所述氣霧遠程通信模塊，包括GPRS/GSM格式編碼模塊和APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊；GPRS/GSM格式編碼模塊與用戶監控設備通信，APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊與遠端控制設備通信；所述氣霧傳感數據采集模塊，包括多個子模塊及相應的指令子模塊，指令子模塊發送指令給相應子模塊；這些子模塊及相應的指令子模塊分別是空氣溫濕度數據采集模塊/空氣溫濕度數據采集指令模塊、光照度數據采集模塊/光照度數據采集指令模塊、氧氣濃度數據采集模塊/氧氣濃度數據采集指令模塊、二氧化碳濃度數據采集模塊/ 二氧化碳濃度數據采集指令模塊、電導率數據采集模塊/電導率數據采集指令模塊、PH值數據采集模塊/PH值數據采集指令模塊和紅外數據采集模塊/紅外數據采集指令模塊；各個指令子模塊分別接收來自氣霧遠程通信模塊的指令；各個子模塊把采集到的數據傳給氣霧專家系統模塊；所述氣霧執行機構控制模塊，包括噴灌控制指令模塊、風扇控制指令模塊、卷簾機控制指令模塊、水簾控制指令模塊、光照控制指令模塊和供暖控制指令模塊；這些子模塊的控制命令輸入端與氣霧專家系統模塊中的命令模塊相連，這些子模塊的輸出端與氣霧遠程通信模塊相連；這些子模塊把來自氣霧專家系統模塊的氣霧執行機構控制命令通過氣霧遠程通信模塊發送給相應的遠端控制設備；所述氣霧界面顯示模塊，包括數據顯示模塊、視頻顯示模塊和動畫顯示模塊；氣霧專家系統模塊中的數據比較模塊輸出的溢出符號由該動畫顯示模塊顯示；氣霧專家系統模塊中的數據分類模塊輸出的數據由數據顯示模塊顯示；所述氣霧視頻采集模塊，包括網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊；網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊分別通過網絡接口和USB連接到氣霧界面顯示模塊的視頻顯示模塊的視頻信號輸入端。B所述土壤栽培管理系統中，所述土壤專家系統模塊，包括數據分類模塊、數據比較模塊和命令模塊；數據分類模塊接收來自傳感數據采集模塊的數據進行分類；數據比較模塊將分類后的數據與預設的閾值比較；命令模塊根據比較模塊的輸出結果發出土壤執行機構控制命令；所述土壤栽培參數設定模塊，包括鍵盤接口模塊、土壤栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、土壤參數傳感器ID設置模塊、澆灌控制參數設置模塊和報警參數設置模塊；鍵盤接口模塊的數據輸出端分別連接土壤栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、土壤參數傳感器ID設置模塊、澆灌控制參數設置模塊和報警參數設置模塊的數據輸入端，土壤栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、土壤參數傳感器ID設置模塊、澆灌控制參數設置模塊和報警參數設置模塊數據輸出端均連接土壤專家系統模塊的數據輸入端；所述土壤遠程通信模塊，包括GPRS/GSM格式編碼模塊和APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊；GPRS/GSM格式編碼模塊與用戶監控設備通信，APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊與遠端控制設備通信；所述土壤傳感數據采集模塊，包括多個子模塊及相應的指令子模塊，指令子模塊發送指令給相應子模塊；這些子模塊及相應的指令子模塊分別是空氣溫濕度數據采集模塊/空氣溫濕度數據采集指令模塊、光照度數據采集模塊/光照度數據采集指令模塊、氧氣濃度數據采集模塊/氧氣濃度數據采集指令模塊、二氧化碳濃度數據采集模塊/ 二氧化碳濃度數據采集指令模塊、電導率數據采集模塊/電導率數據采集指令模塊、土壤濕度數據采集模塊/ 土壤濕度數據采集指令模塊、土壤溫度數據采集模塊/ 土壤溫度數據采集指令模塊和紅外數據采集模塊/紅外數據采集指令模塊；各個指令子模塊分別接收來自土壤遠程通信模塊的指令；各個子模塊把采集到的數據傳給土壤專家系統模塊；所述土壤執行機構控制模塊，包括澆灌控制指令模塊、風扇控制指令模塊、卷簾機控制指令模塊、水簾控制指令模塊、光照控制指令模塊和供暖控制指令模塊；這些子模塊的控制命令輸入端與土壤專家系統模塊中的命令模塊相連，這些子模塊的輸出端與土壤遠程通信模塊相連；這些子模塊把來自土壤專家系統模塊的土壤執行機構控制命令通過土壤遠程通信模塊發送給相應的遠端控制設備；所述土壤界面顯示模塊，包括數據顯示模塊、視頻顯示模塊和動畫顯示模塊；土壤專家系統模塊中的數據比較模塊輸出的溢出符號由該動畫顯示模塊顯示；土壤專家系統模塊中的數據分類模塊輸出的數據由數據顯示模塊顯示；所述土壤視頻采集模塊，包括網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊；網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊分別通過網絡接口和USB連接到土壤界面顯示模塊的視頻顯示模塊的視頻信號輸入端。C所述液體栽培管理系統中，所述液體專家系統模塊，包括數據分類模塊、數據比較模塊和命令模塊；數據分類模塊接收來自傳感數據采集模塊的數據進行分類；數據比較模塊將分類后的數據與預設的閾值比較；命令模塊根據比較模塊的輸出結果發出液體執行機構控制命令；所述液體栽培參數設定模塊，包括鍵盤接口模塊、液體栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、液體參數傳感器ID設置模塊、流速控制參數設置模塊和報警參數設置模塊；鍵盤接口模塊的數據輸出端分別連接液體栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、液體參數傳感器ID設置模塊、流速控制參數設置模塊和報警參數設置模塊的數據輸入端，液體栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、液體參數傳感器ID設置模塊、流速控制參數設置模塊和報警參數設置模塊數據輸出端均連接液體專家系統模塊的數據輸入端；所述液體遠程通信模塊，包括GPRS/GSM格式編碼模塊和APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊；GPRS/GSM格式編碼模塊與用戶監控設備通信，APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊與遠端控制設備通信；所述液體傳感數據采集模塊，包括多個子模塊及相應的指令子模塊，指令子模塊發送指令給相應子模塊；這些子模塊及相應的指令子模塊分別是空氣溫濕度數據采集模塊/空氣溫濕度數據采集指令模塊、光照度數據采集模塊/光照度數據采集指令模塊、氧氣濃度數據采集模塊/氧氣濃度數據采集指令模塊、二氧化碳濃度數據采集模塊/ 二氧化碳濃度數據采集指令模塊、電導率數據采集模塊/電導率數據采集指令模塊、PH值數據采集模塊/PH值數據采集指令模塊、液體溫度數據采集模塊/液體溫度數據采集指令模塊和紅外數據采集模塊/紅外數據采集指令模塊；各個指令子模塊分別接收來自液體遠程通信模塊的指令；各個子模塊把采集到的數據傳給液體專家系統模塊；所述液體執行機構控制模塊，包括流速控制指令模塊、風扇控制指令模塊、卷簾機控制指令模塊、水簾控制指令模塊、光照控制指令模塊和供暖控制指令模塊；這些子模塊的控制命令輸入端與液體專家系統模塊中的命令模塊相連，這些子模塊的輸出端與液體遠程通信模塊相連；這些子模塊把來自液體專家系統模塊的液體執行機構控制命令通過液體遠程通信模塊發送給相應的遠端控制設備；所述液體界面顯示模塊，包括數據顯示模塊、視頻顯示模塊和動畫顯示模塊；液體專家系統模塊中的數據比較模塊輸出的溢出符號由該動畫顯示模塊顯示；液體專家系統模塊中的數據分類模塊輸出的數據由數據顯示模塊顯示；所述液體視頻采集模塊，包括網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊；網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊分別通過網絡接口和USB連接到液體界面顯示模塊的視頻顯示模塊的視頻信號輸入端。與現有技術相比，本技術方案的有益效果如下1.本技術方案可以對采用氣霧栽培、液體栽培以及土壤栽培等三種不同栽培方式的農業大棚內的作物進行實時監控；2.本技術方案采用了 GPRS/GSM技術、基于Zigbee的無線通信技術、互聯網技術， 可以通過GPRS/GSM技術完成手機和大棚間的遠程無線通信，通過Zigbee的無線通信技術實現大棚與近距離主控計算機間的遠程無線通信，通過互聯網技術實現網絡攝像頭傳輸大棚內的實時圖像之遠程監控終端，真正實現了 GPRS/GSM、無線傳感器網絡及互聯網的三網融合；3.針對三種不同栽培方式設計的專家系統以及執行機構控制模塊可以根據用戶需求針對不同栽培方式下的大棚環境參數進行全自動化監控調節。


圖1為本多功能智慧大棚遠程管理系統的原理框圖；圖2為遠端控制設備的原理框圖；圖3為氣霧栽培管理系統原理框圖；圖4為氣霧栽培管理系統示意圖；圖5為土壤栽培管理系統原理框圖；圖6為土壤栽培管理系統示意圖；圖7為液體栽培管理系統原理框圖；圖8為液體栽培管理系統示意具體實施方式
下面結合附圖及具體實施例對本技術方案作進一步說明。一種多功能智慧大棚遠程管理系統，參見圖1，包含氣霧栽培管理系統、土壤栽培管理系統和液體栽培管理系統，用戶可以利用手機通過GPRS技術與各個管理系統通信，可以利用計算機通過Zigbee技術與各個管理系統通信，還可以利用網絡攝像頭通過互聯網技術與各個管理系統通信。參見圖2，遠端控制設備包括噴灌控制模塊、澆灌控制模塊、流速控制模塊、風扇控制模塊、卷簾機控制模塊、水簾控制模塊、光照控制模塊和供暖控制模塊；這些遠端控制設備分別與氣霧遠程通信模塊、土壤遠程通信模塊和液體遠程通信模塊通信。參見圖3和圖4，多功能智慧大棚遠程管理系統中的氣霧栽培管理系統，包含氣霧栽培參數設定模塊、氣霧遠程通信模塊、氣霧傳感數據采集模塊、氣霧專家系統模塊、氣霧執行機構控制模塊、氣霧界面顯示模塊、氣霧視頻采集模塊、氣霧報警模塊；氣霧栽培參數設定模塊連接在氣霧專家系統模塊上，由鍵盤接口模塊、氣霧栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、氣霧參數傳感器ID設置模塊、彌霧控制參數設置模塊、報警參數設置模塊組成，用于接收用戶鍵盤輸入，設定氣霧栽培作物的生長階段、植物特性、氣霧參數傳感器ID、彌霧控制參數、報警參數等；氣霧遠程通信模塊由GPRS/GSM格式編碼模塊以及 APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊組成，通過GPRS/GSM格式編碼模塊與用戶手機通信，通過APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊與距離大棚較近的主控節點通信；氣霧傳感數據采集模塊與氣霧遠程通信模塊相連，其中包含空氣溫濕度數據采集指令模塊、光照度數據采集指令模塊、氧氣濃度數據采集指令模塊、二氧化碳濃度數據采集指令模塊、電導率數據采集指令模塊、PH值數據采集指令模塊、紅外數據采集指令模塊，分別采集大棚內部的空氣溫濕度、光照度、氧氣濃度、二氧化碳濃度、電導率、營養液PH值、紅外防盜信號等， 并傳輸給氣霧遠程通信模塊；氣霧專家系統模塊與氣霧傳感數據采集模塊相連，其中包括數據分類模塊、數據比較模塊、命令模塊，數據分類模塊用于對傳感數據采集模塊得到的不同傳感器的數據進行分類并保存到相應的寄存器當中；數據比較模塊將分類完成的數據與設定好的閾值相比較，超出范圍則標注溢出符號；命令模塊根據比較模塊的輸出結果對各個執行機構控制模塊發出指令；氣霧執行機構控制模塊包含噴灌控制指令模塊、風扇控制指令模塊、卷簾機控制指令模塊、水簾控制指令模塊、光照控制指令模塊、供暖控制指令模塊，所述的這些子模塊的輸入端與氣霧專家系統模塊中的命令模塊相連，用于接收命令模塊對執行機構的指令，并將該命令譯碼成為執行機構可以識別的格式，輸出端與氣霧遠程通信模塊相連，用于向執行機構發出指令；氣霧界面顯示模塊與氣霧專家系統模塊中的數據分類模塊相連，包含數據顯示模塊、視頻顯示模塊、動畫顯示模塊，用于顯示測量數據、視頻信號，并將大棚內的狀態用動畫的形式形象地顯示在界面上；氣霧視頻采集模塊連接在氣霧界面顯示模塊的視頻顯示模塊上，由網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊組成，可以獲取網絡攝像頭和USB攝像頭采集到的視頻信號，并傳輸到界面顯示模塊中的視頻顯示模塊上；氣霧報警模塊的輸入端連接在氣霧專家系統模塊命令模塊上，輸出端與氣霧遠程通信模塊相連，根據氣霧專家系統的命令輸出報警信號。參見圖5和圖6，多功能智慧大棚遠程管理系統中的土壤栽培管理系統，包含土壤栽培參數設定模塊、土壤遠程通信模塊、土壤傳感數據采集模塊、土壤專家系統模塊、土壤執行機構控制模塊、土壤界面顯示模塊、土壤視頻采集模塊、土壤報警模塊；土壤栽培參數設定模塊連接在氣霧專家系統模塊上，由鍵盤接口模塊、土壤栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、土壤參數傳感器ID設置模塊、澆灌控制參數設置模塊、報警參數設置模塊組成，用于接收用戶鍵盤輸入，設定土壤栽培作物的生長階段、植物特性、土壤參數傳感器ID、澆灌控制參數、報警參數等；土壤遠程通信模塊由GPRS/GSM格式編碼模塊以及 APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊組成，通過GPRS/GSM格式編碼模塊與用戶手機通信，通過APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊與距離大棚較近的主控節點通信；土壤傳感數據采集模塊與土壤遠程通信模塊相連，其中包含空氣溫濕度數據采集指令模塊、光照度數據采集指令模塊、氧氣濃度數據采集指令模塊、二氧化碳濃度數據采集指令模塊、土壤溫度數據采集指令模塊、土壤濕度數據采集指令模塊、紅外數據采集指令模塊，分別采集大棚內部的空氣溫濕度、光照度、氧氣濃度、二氧化碳濃度、土壤溫度、土壤濕度、紅外防盜信號等，并傳輸給土壤遠程通信模塊；土壤專家系統模塊與土壤傳感數據采集模塊相連，其中包括數據分類模塊、數據比較模塊、命令模塊，數據分類模塊用于對傳感數據采集模塊得到的不同傳感器的數據進行分類并保存到相應的寄存器當中；數據比較模塊將分類完成的數據與設定好的閾值相比較，超出范圍則標注溢出符號；命令模塊根據比較模塊的輸出結果對各個執行機構控制模塊發出指令；土壤執行機構控制模塊包含澆灌控制指令模塊、風扇控制指令模塊、卷簾機控制指令模塊、水簾控制指令模塊、光照控制指令模塊、供暖控制指令模塊，所述的這些子模塊的輸入端與土壤專家系統模塊中的命令模塊相連，用于接收命令模塊對執行機構的指令，并將該命令譯碼成為執行機構可以識別的格式，輸出端與土壤遠程通信模塊相連，用于向執行機構發出指令；土壤界面顯示模塊與土壤專家系統模塊中的數據分類模塊相連，包含數據顯示模塊、視頻顯示模塊、動畫顯示模塊，用于顯示測量數據、視頻信號，并將大棚內的狀態用動畫的形式形象地顯示在界面上；土壤視頻采集模塊連接在土壤界面顯示模塊的視頻顯示模塊上，由網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊組成，可以獲取網絡攝像頭和USB攝像頭采集到的視頻信號，并傳輸到界面顯示模塊中的視頻顯示模塊上；土壤報警模塊的輸入端連接在土壤專家系統模塊命令模塊上， 輸出端與土壤遠程通信模塊相連，根據土壤專家系統的命令輸出報警信號。
參見圖7和圖8，多功能智慧大棚遠程管理系統中的液體栽培管理系統，包含液體栽培參數設定模塊、液體遠程通信模塊、液體傳感數據采集模塊、液體專家系統模塊、液體執行機構控制模塊、液體界面顯示模塊、液體視頻采集模塊、液體報警模塊；液體栽培參數設定模塊連接在液體專家系統模塊上，由鍵盤接口模塊、液體栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、液體參數傳感器ID設置模塊、流速控制參數設置模塊、報警參數設置模塊組成，用于接收用戶鍵盤輸入，設定液體栽培作物的生長階段、植物特性、液體參數傳感器ID、流速控制參數、報警參數等；液體遠程通信模塊由GPRS/GSM格式編碼模塊以及 APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊組成，通過GPRS/GSM格式編碼模塊與用戶手機通信，通過APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊與距離大棚較近的主控節點通信；液體傳感數據采集模塊與液體遠程通信模塊相連，其中包含空氣溫濕度數據采集指令模塊、光照度數據采集指令模塊、氧氣濃度數據采集指令模塊、二氧化碳濃度數據采集指令模塊、電導率數據采集指令模塊、PH值數據采集指令模塊、液體溫度數據采集指令模塊、紅外數據采集指令模塊，分別采集大棚內部的空氣溫濕度、光照度、氧氣濃度、二氧化碳濃度、電導率、PH 值、液體溫度、紅外防盜信號等，并傳輸給液體遠程通信模塊；液體專家系統模塊與液體傳感數據采集模塊相連，其中包括數據分類模塊、數據比較模塊、命令模塊，數據分類模塊用于對傳感數據采集模塊得到的不同傳感器的數據進行分類并保存到相應的寄存器當中；數據比較模塊將分類完成的數據與設定好的閾值相比較，超出范圍則標注溢出符號；命令模塊根據比較模塊的輸出結果對各個執行機構控制模塊發出指令；液體執行機構控制模塊包含流速控制指令模塊、風扇控制指令模塊、卷簾機控制指令模塊、水簾控制指令模塊、光照控制指令模塊、供暖控制指令模塊，所述的這些子模塊的輸入端與液體專家系統模塊中的命令模塊相連，用于接收命令模塊對執行機構的指令，并將該命令譯碼成為執行機構可以識別的格式，輸出端與液體遠程通信模塊相連，用于向執行機構發出指令；液體界面顯示模塊與液體專家系統模塊中的數據分類模塊相連，包含數據顯示模塊、視頻顯示模塊、動畫顯示模塊，用于顯示測量數據、視頻信號，并將大棚內的狀態用動畫的形式形象地顯示在界面上；液體視頻采集模塊連接在液體界面顯示模塊的視頻顯示模塊上，由網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊組成，可以獲取網絡攝像頭和USB攝像頭采集到的視頻信號，并傳輸到界面顯示模塊中的視頻顯示模塊上；液體報警模塊的輸入端連接在液體專家系統模塊命令模塊上，輸出端與液體遠程通信模塊相連，根據液體專家系統的命令輸出報警信號。本管理系統的工作過程如下首先，用戶根據實際需要選擇相應的栽培方式并進入相應界面，設定對應栽培方式的各種參數；接著傳感數據采集模塊通過遠程通信模塊采集各個傳感器的測量值，并傳輸至專家系統模塊；專家系統模塊通過數據分類模塊對不同傳感器的數據進行分類并保存到相應的寄存器當中并傳輸給界面顯示模塊，數據比較模塊將分類完成的數據與設定好的閾值相比較，超出范圍則標注溢出符號，命令模塊根據比較模塊的輸出結果對各個執行機構控制模塊發出指令；然后，執行機構控制模塊根據專家系統模塊的指令通過遠程通信模塊向各個執行機構發出操作指令，報警模塊根據專家系統模塊的指令進行報警；界面顯示模塊顯示實時測量數據、大棚狀態以及視頻顯示模塊所傳來的視頻圖像；用戶可以通過手機或計算機通過GPRS/GSM或Zigbee遠程監控大棚內的狀態，同時進行遠程操控。
權利要求
1. 一種多功能智慧大棚遠程管理系統，其特征是包括氣霧栽培管理系統、土壤栽培管理系統、液體栽培管理系統、遠端控制設備和用戶監控設備；1)所述氣霧栽培管理系統，包括氣霧專家系統模塊、氣霧栽培參數設定模塊、氣霧遠程通信模塊、氣霧傳感數據采集模塊、氣霧執行機構控制模塊、氣霧界面顯示模塊、氣霧視頻采集模塊和氣霧報警模塊；氣霧栽培參數設定模塊把氣霧栽培參數傳給氣霧專家系統模塊； 氣霧遠程通信模塊接收用戶監控設備發來的指令，并把該指令傳給氣霧傳感數據采集模塊；氣霧傳感數據采集模塊把采集到的數據傳給氣霧專家系統模塊；氣霧執行機構控制模塊的控制命令輸入端與氣霧專家系統模塊的氣霧執行機構控制命令輸出端連接，氣霧執行機構控制模塊把來自氣霧專家系統模塊的氣霧執行機構控制命令通過氣霧遠程通信模塊發送給遠端控制設備；氣霧報警模塊的輸入端與氣霧專家系統模塊的氣霧報警信號輸出端連接，氣霧報警模塊把來自氣霧專家系統模塊的氣霧報警信號通過氣霧遠程通信模塊發送給用戶監控設備；氣霧視頻采集模塊的視頻信號輸出端連接氣霧界面顯示模塊的視頻信號輸入端，氣霧專家系統模塊的視頻信號輸出端連接氣霧界面顯示模塊的視頻信號輸入端；2)所述土壤栽培管理系統，包括土壤專家系統模塊、土壤栽培參數設定模塊、土壤遠程通信模塊、土壤傳感數據采集模塊、土壤執行機構控制模塊、土壤界面顯示模塊、土壤視頻采集模塊和土壤報警模塊；土壤栽培參數設定模塊把土壤栽培參數傳給土壤專家系統模塊； 土壤遠程通信模塊接收用戶監控設備發來的指令，并把該指令傳給土壤傳感數據采集模塊；土壤傳感數據采集模塊把采集到的數據傳給土壤專家系統模塊；土壤執行機構控制模塊的控制命令輸入端與土壤專家系統模塊的土壤執行機構控制命令輸出端連接，土壤執行機構控制模塊把來自土壤專家系統模塊的土壤執行機構控制命令通過土壤遠程通信模塊發送給遠端控制設備；土壤報警模塊的輸入端與土壤專家系統模塊的土壤報警信號輸出端連接，土壤報警模塊把來自土壤專家系統模塊的土壤報警信號通過土壤遠程通信模塊發送給用戶監控設備；土壤視頻采集模塊的視頻信號輸出端連接土壤界面顯示模塊的視頻信號輸入端，土壤專家系統模塊的視頻信號輸出端連接土壤界面顯示模塊的視頻信號輸入端；3)所述液體栽培管理系統，包括液體專家系統模塊、液體栽培參數設定模塊、液體遠程通信模塊、液體傳感數據采集模塊、液體執行機構控制模塊、液體界面顯示模塊、液體視頻采集模塊、液體報警模塊；液體栽培參數設定模塊把液體栽培參數傳給液體專家系統模塊； 液體遠程通信模塊接收用戶監控設備發來的指令，并把該指令傳給液體傳感數據采集模塊；液體傳感數據采集模塊把采集到的數據傳給液體專家系統模塊；液體執行機構控制模塊的控制命令輸入端與液體專家系統模塊的液體執行機構控制命令輸出端連接，液體執行機構控制模塊把來自液體專家系統模塊的液體執行機構控制命令通過液體遠程通信模塊發送給遠端控制設備；液體報警模塊的輸入端與液體專家系統模塊的液體報警信號輸出端連接，液體報警模塊把來自液體專家系統模塊的液體報警信號通過液體遠程通信模塊發送給用戶監控設備；液體視頻采集模塊的視頻信號輸出端連接液體界面顯示模塊的視頻信號輸入端，液體專家系統模塊的視頻信號輸出端連接液體界面顯示模塊的視頻信號輸入端。
2.根據權利要求1所述的多功能智慧大棚遠程管理系統，其特征是所述遠端控制設備，包括噴灌控制模塊、澆灌控制模塊、流速控制模塊、風扇控制模塊、卷簾機控制模塊、水簾控制模塊、光照控制模塊和供暖控制模塊；這些遠端控制設備分別與氣霧遠程通信模塊、 土壤遠程通信模塊和液體遠程通信模塊通信。
3.根據權利要求1所述的多功能智慧大棚遠程管理系統，其特征是所述用戶監控設備包括用戶手機和計算機；用戶手機、計算機分別通過GPRS/GSM、Zigbee與氣霧遠程通信模塊、土壤遠程通信模塊、液體遠程通信模塊通信。
4.根據權利要求2所述的多功能智慧大棚遠程管理系統，其特征是所述氣霧栽培管理系統中，所述氣霧專家系統模塊，包括數據分類模塊、數據比較模塊和命令模塊；數據分類模塊接收來自傳感數據采集模塊的數據進行分類；數據比較模塊將分類后的數據與預設的閾值比較；命令模塊根據比較模塊的輸出結果發出氣霧執行機構控制命令；所述氣霧栽培參數設定模塊，包括鍵盤接口模塊、氣霧栽培作物生長階段設置模塊、 植物特性設置模塊、氣霧參數傳感器ID設置模塊、彌霧控制參數設置模塊和報警參數設置模塊；鍵盤接口模塊的數據輸出端分別連接氣霧栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、氣霧參數傳感器ID設置模塊、彌霧控制參數設置模塊和報警參數設置模塊的數據輸入端，氣霧栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、氣霧參數傳感器ID設置模塊、彌霧控制參數設置模塊和報警參數設置模塊數據輸出端均連接氣霧專家系統模塊的數據輸入端；所述氣霧遠程通信模塊，包括GPRS/GSM格式編碼模塊和APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊；GPRS/GSM格式編碼模塊與用戶監控設備通信，APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊與遠端控制設備通信；所述氣霧傳感數據采集模塊，包括多個子模塊及相應的指令子模塊，指令子模塊發送指令給相應子模塊；這些子模塊及相應的指令子模塊分別是空氣溫濕度數據采集模塊/ 空氣溫濕度數據采集指令模塊、光照度數據采集模塊/光照度數據采集指令模塊、氧氣濃度數據采集模塊/氧氣濃度數據采集指令模塊、二氧化碳濃度數據采集模塊/ 二氧化碳濃度數據采集指令模塊、電導率數據采集模塊/電導率數據采集指令模塊、PH值數據采集模塊/PH值數據采集指令模塊和紅外數據采集模塊/紅外數據采集指令模塊；各個指令子模塊分別接收來自氣霧遠程通信模塊的指令；各個子模塊把采集到的數據傳給氣霧專家系統模塊；所述氣霧執行機構控制模塊，包括噴灌控制指令模塊、風扇控制指令模塊、卷簾機控制指令模塊、水簾控制指令模塊、光照控制指令模塊和供暖控制指令模塊；這些子模塊的控制命令輸入端與氣霧專家系統模塊中的命令模塊相連，這些子模塊的輸出端與氣霧遠程通信模塊相連；這些子模塊把來自氣霧專家系統模塊的氣霧執行機構控制命令通過氣霧遠程通信模塊發送給相應的遠端控制設備；所述氣霧界面顯示模塊，包括數據顯示模塊、視頻顯示模塊和動畫顯示模塊；氣霧專家系統模塊中的數據比較模塊輸出的溢出符號由該動畫顯示模塊顯示；氣霧專家系統模塊中的數據分類模塊輸出的數據由數據顯示模塊顯示；所述氣霧視頻采集模塊，包括網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊； 網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊分別通過網絡接口和USB連接到氣霧界面顯示模塊的視頻顯示模塊的視頻信號輸入端。
5.根據權利要求2所述的多功能智慧大棚遠程管理系統，其特征是所述土壤栽培管理系統中，所述土壤專家系統模塊，包括數據分類模塊、數據比較模塊和命令模塊；數據分類模塊接收來自傳感數據采集模塊的數據進行分類；數據比較模塊將分類后的數據與預設的閾值比較；命令模塊根據比較模塊的輸出結果發出土壤執行機構控制命令；所述土壤栽培參數設定模塊，包括鍵盤接口模塊、土壤栽培作物生長階段設置模塊、 植物特性設置模塊、土壤參數傳感器ID設置模塊、澆灌控制參數設置模塊和報警參數設置模塊；鍵盤接口模塊的數據輸出端分別連接土壤栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、土壤參數傳感器ID設置模塊、澆灌控制參數設置模塊和報警參數設置模塊的數據輸入端，土壤栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、土壤參數傳感器ID設置模塊、澆灌控制參數設置模塊和報警參數設置模塊數據輸出端均連接土壤專家系統模塊的數據輸入端；所述土壤遠程通信模塊，包括GPRS/GSM格式編碼模塊和APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊；GPRS/GSM格式編碼模塊與用戶監控設備通信，APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊與遠端控制設備通信；所述土壤傳感數據采集模塊，包括多個子模塊及相應的指令子模塊，指令子模塊發送指令給相應子模塊；這些子模塊及相應的指令子模塊分別是空氣溫濕度數據采集模塊/ 空氣溫濕度數據采集指令模塊、光照度數據采集模塊/光照度數據采集指令模塊、氧氣濃度數據采集模塊/氧氣濃度數據采集指令模塊、二氧化碳濃度數據采集模塊/ 二氧化碳濃度數據采集指令模塊、電導率數據采集模塊/電導率數據采集指令模塊、土壤濕度數據采集模塊/ 土壤濕度數據采集指令模塊、土壤溫度數據采集模塊/ 土壤溫度數據采集指令模塊和紅外數據采集模塊/紅外數據采集指令模塊；各個指令子模塊分別接收來自土壤遠程通信模塊的指令；各個子模塊把采集到的數據傳給土壤專家系統模塊；所述土壤執行機構控制模塊，包括澆灌控制指令模塊、風扇控制指令模塊、卷簾機控制指令模塊、水簾控制指令模塊、光照控制指令模塊和供暖控制指令模塊；這些子模塊的控制命令輸入端與土壤專家系統模塊中的命令模塊相連，這些子模塊的輸出端與土壤遠程通信模塊相連；這些子模塊把來自土壤專家系統模塊的土壤執行機構控制命令通過土壤遠程通信模塊發送給相應的遠端控制設備；所述土壤界面顯示模塊，包括數據顯示模塊、視頻顯示模塊和動畫顯示模塊；土壤專家系統模塊中的數據比較模塊輸出的溢出符號由該動畫顯示模塊顯示；土壤專家系統模塊中的數據分類模塊輸出的數據由數據顯示模塊顯示；所述土壤視頻采集模塊，包括網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊；網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊分別通過網絡接口和USB連接到土壤界面顯示模塊的視頻顯示模塊的視頻信號輸入端。
6.根據權利要求2所述的多功能智慧大棚遠程管理系統，其特征是所述液體栽培管理系統中，所述液體專家系統模塊，包括數據分類模塊、數據比較模塊和命令模塊；數據分類模塊接收來自傳感數據采集模塊的數據進行分類；數據比較模塊將分類后的數據與預設的閾值比較；命令模塊根據比較模塊的輸出結果發出液體執行機構控制命令；所述液體栽培參數設定模塊，包括鍵盤接口模塊、液體栽培作物生長階段設置模塊、 植物特性設置模塊、液體參數傳感器ID設置模塊、流速控制參數設置模塊和報警參數設置模塊；鍵盤接口模塊的數據輸出端分別連接液體栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、液體參數傳感器ID設置模塊、流速控制參數設置模塊和報警參數設置模塊的數據輸入端，液體栽培作物生長階段設置模塊、植物特性設置模塊、液體參數傳感器ID設置模塊、流速控制參數設置模塊和報警參數設置模塊數據輸出端均連接液體專家系統模塊的數據輸入端；所述液體遠程通信模塊，包括GPRS/GSM格式編碼模塊和APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊；GPRS/GSM格式編碼模塊與用戶監控設備通信，APC200A-43無線模塊通信格式編碼模塊與遠端控制設備通信；所述液體傳感數據采集模塊，包括多個子模塊及相應的指令子模塊，指令子模塊發送指令給相應子模塊；這些子模塊及相應的指令子模塊分別是空氣溫濕度數據采集模塊/ 空氣溫濕度數據采集指令模塊、光照度數據采集模塊/光照度數據采集指令模塊、氧氣濃度數據采集模塊/氧氣濃度數據采集指令模塊、二氧化碳濃度數據采集模塊/ 二氧化碳濃度數據采集指令模塊、電導率數據采集模塊/電導率數據采集指令模塊、PH值數據采集模塊/PH值數據采集指令模塊、液體溫度數據采集模塊/液體溫度數據采集指令模塊和紅外數據采集模塊/紅外數據采集指令模塊；各個指令子模塊分別接收來自液體遠程通信模塊的指令；各個子模塊把采集到的數據傳給液體專家系統模塊；所述液體執行機構控制模塊，包括流速控制指令模塊、風扇控制指令模塊、卷簾機控制指令模塊、水簾控制指令模塊、光照控制指令模塊和供暖控制指令模塊；這些子模塊的控制命令輸入端與液體專家系統模塊中的命令模塊相連，這些子模塊的輸出端與液體遠程通信模塊相連；這些子模塊把來自液體專家系統模塊的液體執行機構控制命令通過液體遠程通信模塊發送給相應的遠端控制設備；所述液體界面顯示模塊，包括數據顯示模塊、視頻顯示模塊和動畫顯示模塊；液體專家系統模塊中的數據比較模塊輸出的溢出符號由該動畫顯示模塊顯示；液體專家系統模塊中的數據分類模塊輸出的數據由數據顯示模塊顯示；所述液體視頻采集模塊，包括網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊； 網絡攝像頭圖像采集模塊和USB攝像頭圖像采集模塊分別通過網絡接口和USB連接到液體界面顯示模塊的視頻顯示模塊的視頻信號輸入端。
全文摘要
一種多功能智慧大棚遠程管理系統，包括氣霧栽培管理系統氣霧專家系統模塊、氣霧栽培參數設定模塊、氣霧遠程通信模塊、氣霧傳感數據采集模塊、氣霧執行機構控制模塊、氣霧界面顯示模塊、氣霧視頻采集模塊和氣霧報警模塊；土壤栽培管理系統土壤專家系統模塊、土壤栽培參數設定模塊、土壤遠程通信模塊、土壤傳感數據采集模塊、土壤執行機構控制模塊、土壤界面顯示模塊、土壤視頻采集模塊和土壤報警模塊；液體栽培管理系統液體專家系統模塊、液體栽培參數設定模塊、液體遠程通信模塊、液體傳感數據采集模塊、液體執行機構控制模塊、液體界面顯示模塊、液體視頻采集模塊、液體報警模塊。對大棚內的環境參數進行監測，并根據測量數據進行專家決策，對大棚內執行機構進行反饋控制操作。
文檔編號G05B19/418GK102566545SQ20121000995
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月13日 優先權日2012年1月13日
發明者嚴如強, 盧偉, 孫行行, 錢宇寧 申請人:東南大學